marquita landry es profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de California, Berkeley. En abril, empezó a trabajar en un proyecto financiado por IGI. proyecto de investigación para desarrollar una prueba rápida de COVID-19. En agosto, habló con la escritora científica de IGI, Hope Henderson, sobre este proyecto.
En circunstancias normales, ¿qué estudia su grupo de investigación?
Nos centramos principalmente en el uso de nanomateriales para dos propósitos. El primero es el desarrollo de nanosensores que utilizan la luz para detectar moléculas biológicas. Con estos nanosensores, estamos específicamente interesados en imaginar neurotransmisores en el cerebro. El segundo propósito es la entrega de moléculas biológicas a sistemas in vivo, como la entrega CRISPR componentes a plantas para edición de genes.
Cuéntenos sobre su proyecto de investigación COVID-19.
Las químicas que utilizamos para desarrollar nanosensores para moléculas biológicas son fundamentalmente genéricas, lo que significa que se pueden aplicar para detectar todo tipo de cosas diferentes. Un grupo de estudiantes y posdoctorados en mi laboratorio se motivó para ver si podían traducirse para detectar componentes de SARS-CoV-2, el virus que causa COVID-19. Rebecca Pinals, una estudiante de posgrado en el laboratorio, ahora dirige un subgrupo de investigadores para desarrollar nanosensores que detectan el SARS-CoV-2. moléculas de ARN y la genoma viral espiga proteína. Ver lo rápido que han pivotado sus habilidades para la investigación de COVID y su pasión por el trabajo, ¡me mantiene motivado!
¿Cómo se pueden utilizar nanomateriales para detectar un virus?
Los materiales adquieren propiedades únicas cuando se limitan a la nanoescala, como la fluorescencia o relaciones muy altas de superficie a volumen. Podemos aprovechar esas propiedades únicas para el desarrollo de nanosensores. Podemos hacer modificaciones químicas a los nanosensores para que reaccionen cuando estén cerca de ciertas partículas, como si el nanosensor esté cerca de la proteína pico CoV-2, emitirá fluorescencia o cambiará de color.
¿Cuáles son las ventajas de la prueba basada en nanomateriales que está desarrollando?
Actualmente existen dos tipos principales de pruebas para COVID. El primero es un 
prueba de anticuerpos que le permite saber si ha tenido una exposición previa al COVID a través de la propia respuesta inmunológica de su cuerpo. El segundo busca infecciones COVID activas. Esta última prueba es una prueba basada en qPCR que busca rastros del virus genoma, en los fluidos del paciente como hisopos nasales o saliva.
La prueba que estamos desarrollando busca infecciones COVID activas, pero usa nanosensores en lugar de qPCR. qPCR es muy sensible y selectivo, pero lo más rápido posible, lleva unas pocas horas ejecutar la prueba, y mucho menos transportar hisopos, comunicarse entre los consultorios médicos y los laboratorios de pruebas, etc. En términos prácticos, con la enorme necesidad de realizar pruebas frecuentes, el costo y el tiempo de las pruebas de qPCR no son los más sostenibles a largo plazo.
Nuestro objetivo es desarrollar una prueba rápida que dé resultados en segundos y pueda reutilizarse.
¿Cómo se puede reutilizar una prueba de COVID-19?
Bueno, tenemos nanomateriales que hemos modificado para que reaccionen a una proteína COVID o material genético. Estamos tratando de desarrollar uno que tenga una señal reversible, como con nuestros nanosensores de imágenes cerebrales que emiten fluorescencia en presencia de neurotransmisores y luego regresan rápidamente a una línea de base "oscura" una vez que el neurotransmisor desaparece. No sabemos si funcionará, ¡es un proyecto de alto riesgo! No sabremos si un nanosensor es reversible hasta que lo logremos. Pero si podemos hacer con éxito un nanosensor de señal reversible, después de usar la prueba, podría eliminar la proteína COVID o el material genético, los nanosensores volverían a la línea de base y podríamos reutilizar la prueba para otro paciente.
¿Puede compartir algunos resultados preliminares?
Nuestros datos preliminares sugieren nanomateriales funcionalizados con celulares Los receptores de la proteína de pico de SARS-CoV-2 pueden detectar la proteína de pico en una hora. Estos resultados son prometedores para la viabilidad del proyecto. Ahora estamos trabajando en probar estos nanosensores en biofluidos complejos como la saliva, y el siguiente paso, con suerte para finales de este año, será incorporarlos en un dispositivo de mano. En este factor de forma, podríamos desarrollar una prueba para usar en el consultorio de un médico, quioscos de prueba o incluso para pruebas en el hogar.
¿Hay alguna desventaja en este tipo de prueba?
Uno de los mayores desafíos será poder lograr la sensibilidad que tienen las pruebas actuales basadas en qPCR. Es difícil competir con la sensibilidad de la prueba actual, pero aquí es donde es útil hablar de compensaciones. Incluso si nuestra prueba no es tan sensible, tenemos la esperanza de que pueda ser útil porque dará una lectura más rápida y tal vez podría usarse para clasificar a las personas en aquellas que son negativas y aquellas que deberían avanzar con un prueba de qPCR más sensible.
¿Podría utilizar nanosensores de diagnóstico similares para detectar otras enfermedades?
Sí, una de las ventajas de los nanomateriales y las sondas químicas es que pueden adaptarse para reconocer una amplia variedad de objetivos. Espero que este trabajo pueda la traducción a la creación de diagnósticos para otros virus, si el virus actual muta, o en pandemias futuras. Muchos de los nanosensores que hemos desarrollado hasta ahora están destinados a ser implementados en tejidos vivos o animales vivos, como nuestro trabajo de neuroimagen, que requiere que nuestros nanosensores sean seguros para usar en esos sistemas. Desarrollar una prueba que no necesita ser implantada en un paciente, en lugar de los nanosensores que usamos dentro del cerebro, en realidad nos da mucho más margen para usar diferentes materiales y química.
¿Cómo es tu laboratorio ahora mismo?
Estamos operando con medidas de distanciamiento social. Entonces, tendremos hasta cuatro científicos en el laboratorio a la vez, algunos de los cuales están trabajando en el proyecto COVID. Nos reunimos en Zoom para discutir los resultados recientes. Las personas que no trabajan en el laboratorio ayudan con el análisis de datos y se mantienen al día con la literatura que cambia rápidamente.
¿Qué te mantiene motivado en este momento?
Mi laboratorio tiene cuatro años. Acabo de graduar a mis primeros estudiantes y es un momento difícil para detener la investigación cuando un laboratorio parece que las cosas simplemente se pusieron en marcha. Pero este proyecto fue una creación de mis estudiantes y posdoctorados que han estado trabajando en el desarrollo de nanosensores, ¡varios de los cuales desde el primer día! Ver lo rápido que han podido girar sus habilidades para la investigación de COVID y su pasión por el trabajo, ¡me mantiene motivado!
La segunda cosa es que mantenerme actualizado sobre la investigación de COVID me ayuda a clasificar la información científicamente validada de la información errónea y transmitirla a familiares y amigos, que pueden no tener el privilegio de una educación científica. ¡Mi vecino me envió algunos artículos de desinformación real! Le dije: "Estoy feliz de leer cualquier cosa para ti". Entonces, cada pocos días, obtengo algo de ella preguntando: "¿Es esto real?" Estoy muy contento de poder responder eso por ella.
¿Tienes nuevos pasatiempos relacionados con la cuarentena?
Como todos los demás, ¡estoy trabajando en mi pan ahora mismo! Y experimentando cocinando cocinas alternativas. No soy vegano, pero mi creación más reciente fue una tortilla vegana con tofu sedoso, chorizo de soja y champiñones. ¡Era bastante bueno!
Este trabajo está financiado por el Laboratorio de Genómica Research (LGR), una colaboración entre UC Berkeley / UCSF (IGI) y GlaxoSmithKline.
